К вопросу об определении солесодержания дистиллята при проектировании судовых опреснителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

К вопросу об определении солесодержания дистиллята при проектировании судовых опреснителей

В.М. Тихонов, А.Г. Филонов

Приводится методика определения качества дистиллята судовых и стационарных опреснителей и испарительных установок, позволяющая рассчитать теоретическую соленость дистиллята без учета присоса охлаждающей воды в конденсаторе.

Опреснительная установка, влажность пара, жалюзийный сепаратор, капельный унос, солесодержание, дистиллят, сетчатый сепаратор, камера испарения

Солесодержание дистиллята Sд, получаемого в судовых и стационарных опреснителях и испарительных установках, в настоящее время не может быть определено расчетным путем с большой точностью. Это, прежде всего, связано с тем, что унос капельной влаги при испарении морской воды, а также эффективность работы сепараторов, устанавливаемых в камерах испарения этих аппаратов, изучены недостаточно полно. Известно, что величину Sд можно определить через влажность вторичного пара на входе в конденсатор опреснителя , % и соленость рассола Sр, мг/л:

мг/л. (1)

Способ определения влажности пара на входе в конденсатор зависит от паросепарационной схемы опреснителя. При отсутствии в камере испарения сепараторов могут быть использованы зависимости (2),( 3) для расчета влажности пара в зонах подброса и полутранспортируемого уноса капель испаряемого рассола, полученные в экспериментах на соленой воде [1]:

%; (2)

% , (3)

где - число Архимеда, (4)

- число Фруда, (5)

- число Вебера, (6)

- скорость вторичного пара, приведенная к «зеркалу испарения», м/с, а Нпо - высота парового объема, отсчитываемая от действительного уровня рассола в опреснителе, м. Выбор формул (2), (3) для расчета зависит от соотношения Нпо и границы зоны подброса капель рассола

м. (7)

Если , то = ; при > будем иметь = . Константы и зависят только от физических свойств воды и пара

; (8)

, (9)

где и - коэффициент поверхностного натяжения и коэффициент кинематической вязкости испаряемой воды, измеряемые в Н/м и м2/с соответственно; и - плотность испаряемой воды и вторичного пара, кг/м3.

Формулы (2), (3) применяются для расчета уноса в камерах испарения судовых опреснителей адиабатного и кипящего типа, оборудованных погруженным дырчатым листом (ПДЛ), так как величина уноса на соленой воде не зависит от типа опреснителя, если снятие перегрева испаряемого рассола заканчивается до выхода пара из отверстий ПДЛ.

Следует отметить, что дистиллят, получаемый в опреснителях без специальных паросепарационных устройств, непригоден для питания судовых паровых котлов и может использоваться только для приготовления мытьевой и питьевой воды.

Для получения высококачественного дистиллята в камерах испарения отечественных и зарубежных опреснителей устанавливают горизонтальные или вертикальные жалюзийные сепараторы, в которых осуществляется окончательная, тонкая очистка вторичного пара. В настоящее время влажность пара после таких сепараторов обычно находится через коэффициент очистки по формуле [2, 3]:

%. (10)

Влажность на входе в жалюзийный сепаратор может быть определена по (2), (3), однако значения коэффициента очистки пара оцениваются только приблизительно = (0,98 - 0,995) в зависимости от скорости пара в сепараторе и величины . Такой способ определения Sд дает существенную ошибку.

Для более точного расчета влажности пара на входе в конденсатор после жалюзийного сепаратора необходимо использовать зависимость (11), полученную в результате экспериментальных исследований жалюзийных сепараторов различной конструкции при давлении пара в камере испарения менее 0,101 МПа [4]:

%. (11)

Выражение (11) может применяться для расчета после горизонтальных и вертикальных жалюзийных сепараторов. Профиль криволинейного канала, соленость испаряемого рассола и начальная влажность пара не оказывают влияние на величину .

В зарубежных опреснительных установках фирм Альфа-Лаваль и Нирекс широко применяются сепараторы, изготовленные из вязаной гофрированной сетки. Влажность пара за сепаратором этого типа можно найти по зависимости (12), полученной для вертикальной сетки при давлении пара в камере испарения менее 0,101 МПа [4]:

%, (12)

где - количество рядов сетки.

Формула (12) может применяться и для горизонтальных сеток. Вычисленные по (11), (12) значения подставляются в выражение (1) для определения Sд. Зависимости (11) и (12) были получены на вакуумном барботажном стенде, с конденсатором змеевикового типа, что позволило полностью исключить присос охлаждающей воды в полость конденсатора. Солесодержание отбираемых проб дистиллята определялось на пламенном фотометре. Это позволило значительно снизить погрешность определения и солесодержания дистиллята Sд.

пар конденсатор испарительный установка

Рис. 1 - Влажность пара после жалюзийного и сетчатого сепараторов при Р = 0,0199 МПа - жалюзи, - сетка, - = 0,5 м/с, - = 6,0 м/с

На рисунке представлены результаты расчета по формулам (11), (12) при различных значениях скорости пара в сепараторе и приведенной скорости пара = 0,5 и 6 м/с. Давление вторичного пара в камере испарения составляло Р = 0,0199 МПа. Количество рядов сетки принималось = 35. Из рисунка видно, что при одинаковых размерах сепаратора влажность пара после сетки оказывается ниже, чем после жалюзи. Значения солености дистиллята в опреснителях с сетчатым сепаратором окажутся также меньше, чем в опреснителях с жалюзийным сепаратором. Расчетные значения Sд при установке жалюзи или сетки в опреснителе не будут превышать 1 мг/л.

Выводы

1. Представленная методика расчета влажности вторичного пара позволяет с высокой точностью определить величину солесодержания дистиллята при проектировании опреснительных установок.

2. Зависимости (11), (12) могут быть использованы для определения и Sд после жалюзийных и сетчатых сепараторов только для опреснителей кипящего типа. Возможность их применения для адиабатных опреснителей нуждается в дополнительной проверке.

Список литературы

1. Тихонов В.М. Экспериментальное исследование уноса и сепарации капель в вакуумных опреснителях: автореф. дисс... канд. техн. наук / В.М. Тихонов. - М., 1978. - 18 с.

2. Мошкарин А.В. Испарительные установки тепловых электростанций / А.В. Мошкарин., Р.Ш. Бускунов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.

3. Копылов А.С. Водоподготовка в энергетике / А.С. Копылов, В.М. Лавыгин, В.Ф. Очков. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 309 с.

4. Филонов А.Г. Влияние режимных и конструктивных параметров сепараторов судовых опреснителей на эффективность процессов тонкой очистки пара: автореф. дисс... канд. техн. наук / А.Г. Филонов. - Калининград, 2000. - 22 с.

In paper the technique of definition of quality of distillate of ship and stationary desalters is resulted, allowing to calculate theoretical salinity of distillate without taking into account absorption cooling water in the condenser.

Размещено на Allbest.ru